查看“0008 MPS2.5G(SSD and 2.5G ETH)”的源代码

== '''Keywords''' ==
Raspberry Pi 5, PCIe Expansion, 2.5G, NVMe, M.2, SSD, X1 Gen2

== '''I. Introduction''' ==
The Raspberry Pi 5 is equipped with a 16-pin PCIe interface, through which we can attach various PCIe devices. This expansion board is specifically designed for the Raspberry Pi 5, offering 2.5G networking and NVMe SSD storage. The expansion board is plug-and-play in the Raspberry Pi system, but the 2.5G network adapter requires driver installation in Ubuntu system.

Note:

1. The latest firmware for the Raspberry Pi now supports booting from an SSD connected to the rear of the PCIe Switch. The SSD can be used for storage expansion and system booting.

2. Since the PCIe Switch is x1 Gen2, changing the mode to Gen3 in config.txt will not increase the interface speed; therefore, the SSD interface speed test will be limited to around 400MB/s, which is slightly faster than CM4.

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== '''II. Hardware Spec''' ==

1. Based on the PCIe interface of the Raspberry Pi 5, a PCIe Switch is used to expand one port into two, providing one NVMe SSD port and one 2.5G Ethernet port.

2. 2.5Gbps Ethernet based on the RTL8125 chip (if the workload on the 2.5G Ethernet port is high, it is recommended to add a heatsink to the onboard chip).

3. Supports NVMe SSD of 2230/2242/2280 sizes (default comes with welded 2280 copper pillars); does not support SATA and NGFF SSD. The SSD can be used for expanded storage and also supports booting from the SSD (requires the Raspberry Pi official firmware to be at least updated to 2024.5.13). Note: After firmware updates, do not modify the settings, as doing so will automatically revert the firmware to the previous version.

4. The RTL8125 2.5G Ethernet adapter is driver-free in the official Raspberry Pi OS and OpenWrt systems, but requires driver installation in Ubuntu systems.

5. Gold immersion PCB process, lead-free production, certified by UL, compliant with ROHS standards, and has a fire rating of 94V-0.

6. The board has four M2.5 mounting holes, with a recessed design on the top of the board to facilitate the use of the 40-Pin GPIO.

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_38.jpg

== '''三、系统烧写及设置''' ==

=== 3.1 概述 ===
This document uses the Raspberry Pi OS, Ubuntu system and OpenWrt system for testing.

1）The version of the Raspberry Pi OS is: 2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz

You can download the Raspberry Pi OS in:

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit

2）The version of the Ubuntu system is: ubuntu-24.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz

You can download the Ubuntu system in:

https://ubuntu.com/download/raspberry-pi

3）The version of the OpenWrt system is: openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.100-20240805.img.gz

=== 3.2 System flashed onto the SD (TF) card ===
[[0005 MPS2242 2280 2280P(Single SSD Expansion Board)#3.2 Boot from TF card|Click here to read the instructions for System flashing]]

=== 3.3 System flashed onto the SSD ===
[[0005 MPS2242 2280 2280P(Single SSD Expansion Board)#3.3 Boot from SSD|Click here to read the instructions for System flashing]]

== '''IV. Work with Raspberry Pi OS''' ==

=== 4.1 2.5G Ethernet test ===
The 2.5G Ethernet port on the MPS2.5G expansion board is plug-and-play under Raspberry Pi OS and can obtain an IP address once the system is up and running:

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_02.jpg

You can also enter <code>ifconfig -a</code> in the terminal to view the network status:

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_03.jpg

Install the network speed testing tool iperf3:

<code>sudo apt install iperf3</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_04.jpg

Use iperf3 to perform a speed test between the Raspberry Pi OS and the PC.

When Raspberry Pi OS acts as a client, the speed is about 2.25 Gbps:

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_05.jpg

When Raspberry Pi OS acts as a server, the speed is about 1.68 Gbps:

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_06.jpg

'''''Note: Network speed tests are affected by network conditions and testing methods. The actual speed may vary; this test is for reference only.'''''

=== 4.2 Fix the MAC address of the 2.5G Ethernet port ===
{{RTL8125_MAC_SINGLE}}

=== 4.3 SSD硬盘测试 ===
关于对SSD硬盘的基本操作，我们可以参考以下链接：

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#4.1 SSD用作存储扩展|SSD用作存储扩展（树莓派OS下）]]

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#六、对SSD进行分区等操作|对SSD进行分区等操作]]

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#cite ref-1|调整外设启动顺序]]

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#7.2 在PCIe Gen2下测试硬盘速度|安装硬盘测速软件hdparm]]

因为MPS2.5G无法工作在PCIe Gen3模式下，所以我们无需更改PCIe模式，直接使用hdparm软件测试速度即可。

在树莓派终端下运行<code>df</code>，查看SSD分区名为nvme0n1p1：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_07.jpg

运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

<code>sudo hdparm -t /dev/nvme0n1p1</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_08.jpg

可见此测试硬盘的运行速度为395Mbps左右。

'''''注意：硬盘运行速度受硬盘质量、硬盘上的文件存储情况等多种因素影响，以上测试结果仅供参考，不作为实际产品的最终参数。'''''

== '''五、Ubuntu系统下使用演示''' ==

=== 5.1 2.5G网络测试 ===
Ubuntu系统下需安装2.5G网卡驱动才能使用，本文档以Ubuntu 24.04为例。

首先需要更新系统：

<code>sudo apt-get update</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_09.jpg

接着准备编译环境：

<code>sudo apt-get install --reinstall linux-headers-$(uname -r) linux-headers-generic build-essential dkms</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_10.jpg

然后安装驱动：

<code>sudo apt-get install r8125-dkms</code>

按提示安装即可：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_11.jpg

安装完成后输入：

<code>sudo modprobe r8125</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_12.jpg

Ubuntu系统默认不安装ifconfig工具，所以需要手动安装：

<code>sudo apt install net-tools</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_13.jpg

输入<code>ifconfig -a</code>就可以看到enxxx的网卡接口，这样就安装完毕2.5G网卡驱动：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_14.jpg

利用iperf3，在树莓派OS与PC之间进行测速。

当Ubuntu系统作为client时，速度大约为2.26Gbps：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_15.jpg

当Ubuntu系统作为server时，速度大约为1.70Gbps：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_16.jpg

'''''注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

=== 5.2 SSD硬盘测试 ===
关于对SSD硬盘的基本操作，我们可以参考以下链接，除了SSD用作存储扩展中与树莓派OS下操作略有不同，其余部分基本相同：

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#5.1 SSD用作存储扩展|SSD用作存储扩展（Ubuntu系统下）]]

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#六、对SSD进行分区等操作|对SSD进行分区等操作]]

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#cite ref-1|调整外设启动顺序]]

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#7.2 在PCIe Gen2下测试硬盘速度|安装硬盘测速软件hdparm]]

因为MPS2.5G无法工作在PCIe Gen3模式下，所以我们无需更改PCIe模式，直接使用hdparm软件测试速度即可。

在Ubuntu终端下运行<code>df</code>，查看SSD分区名为nvme0n1p1和nvme0n1p2：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_17.jpg

我们选一个进行测速：

<code>sudo hdparm -t /dev/nvme0n1p1</code>

运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_18.jpg

可见此测试硬盘的运行速度为430Mbps左右。

'''''注意：硬盘运行速度受硬盘质量、硬盘上的文件存储情况等多种因素影响，以上测试结果仅供参考，不作为实际产品的最终参数。'''''

== '''六、OpenWrt系统操作演示''' ==

=== 6.1 概述 ===
MPS2.5G扩展板在OpenWrt系统下可配置为二进二出的交换机模式，扩展板上的2.5G网口作为WAN口（连接Internet），或者树莓派5上的内置WiFi作为WAN口（连接Internet），树莓派5上的网口配置为LAN口，用于连接PC，或者树莓派5上的内置WiFi作为无线AP，连接手机等设备。

=== 6.2 准备工作 ===
本文档使用的OpenWrt系统为：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.100-20240805.img.gz

烧写OpenWrt系统并上电启动后，我们通过树莓派5上的网口连接网线至PC网口，将联通外网的网线连接到扩展板上的2.5G网口，待PC的网卡与树莓派5上的网口连接成功后，我们在Windows设置中找到网络和Internet，在以太网中打开连接的网络查看默认网关的IP地址，这个地址就是OpenWrt系统的后台配置页面地址，如图所示，本文测试的地址为192.168.198.1：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_53.jpg

然后打开网页浏览器输入192.168.198.1进入OpenWrt系统。默认用户名为<code>root</code>，默认密码为<code>password</code>：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_54.jpg

=== 6.3 PC通过2.5G网口上网 ===
打开“网络 - 接口”，点击“添加新接口”：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_19.jpg

接口名称设置为WAN，接口协议选择DHCP客户端，接口选择eth1后点击“提交”按钮：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_20.jpg

在防火墙设置中选择WAN口后点击“保存&应用”按钮：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_21.jpg

回到“网络 - 接口”，稍等片刻，就可以看见新建的WAN接口获取了IP地址，这样PC就可以通过MPS2.5G扩展板上网了：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_22.jpg

上网测速结果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_23.jpg

'''''注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

=== 6.4 树莓派自带WiFI做无线AP（master模式）使用 ===
默认状态下，树莓派5自带的无线模块已经配置成了无线AP，我们在在“网络 - 无线”可以看到这个AP：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_24.jpg

点击“修改”，在“接口配置 - 基本设置”中，可以看到该AP的SSID：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_25.jpg

我们用手机去搜索这个AP，连接上以后即可上网（手机连接树莓派5原生无线网卡作为的AP，2.5G网口作为WAN口连接上级路由器，原生千兆网口作为LAN口连接PC）：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_26.jpg

=== 6.5 树莓派自带WiFi做Client使用 ===
本节主要内容是讲述如何使用树莓派自带WiFi做Client，即树莓派通过WiFi连接至上级路由器。

在“网络 - 无线”中查看无线概况：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_27.jpg

点击“扫描”按钮，扫描出附近的无线AP：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_28.jpg

选择一个进行连接，防火墙选WAN：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_29.jpg

然后按“提交”，提交后在点击“保存&应用”：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_30.jpg

成功后再回到“无线概况”，就能看到此时无线已经连接成功：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_31.jpg

回到“网络 - 接口”，可以看见新建的WAN接口获取了IP地址，这样PC就可以通过无线模块连接上级路由器上网了：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_32.jpg

上网测速结果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_33.jpg

'''''注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

=== 6.6 SSD硬盘测试 ===
MPS2.5G扩展板在OpenWrt系统下，默认树莓派上的原生千兆网口为LAN口，我们可以把扩展板上的2.5G网口作为LAN口，而把树莓派5上的原生网口作为WAN口，这样就能利用2.5G网口在内网高速传输文件。

交换LAN口，然后进行SSD硬盘测试，请参照下面的文档：

[[0015 MP2.5G（单2.5G以太网）#6.3 MP2.5D的2.5G网口的配置和应用|MP2.5D的2.5G网口的配置和应用]]

[[0010 MPSD2.5GD（双SSD和双2.5G以太网）#6.4 双SSD硬盘存储测试|双SSD硬盘存储测试]]

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